南邮理学院论文翻译

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1、La0.7Sr0.3MnO3薄膜通过多铁BiFeO3条纹铁电畴的单轴磁各向异性多铁性材料通常同时具冇至少两种类型的彼此耦合的铁性属性和命令参数，从而使它们具有了额外的功能，让他们独特和迷人。然而，大多数单相多铁性材料的转变温度远低于室温，这限制了它们的应用前景［门。到目前为止，BiFeO3（BFO）是唯一在室温下同时具有强电介性和磁性的材料。此外，铁电极化和反铁磁自旋之间的耦合已经在薄膜和单晶样詁得到证实。由于BFO具有反铁磁性质（尽管Fe*的磁矩导致导致低磁化），所以检测磁矩的铁磁材料必须引入应用目的。大量的研究都集中在BFA和薄铁磁性层Z间的交换耦合。基于

2、BFO的不同异质的交换偏置已经在被观察。这两种类型的BFO铁电畴的尺寸和畴壁会强烈影响交换偏置。此外，局部磁化的电操作已在基于双薄膜和单一晶体的设备证明。但是，在以前的研究屮使用的铁磁材料都是非晶态与晶金属合金。即使匹配良好的界面可能导致更好的耦合或新现象，但仍然缺乏基于BFO的外延异质结构的研究文献。室温卜'铁磁性的Lao.7Sro.3MnO3（LSMO）在结构上与BFO兼容，这使它成为铁磁-多铁性外延系统一个很好的候选材料。此外，由于LSMO的巨磁电阻效应，使得它甚至可能添加电位器的功能。我们提出了一个双层LSMO/BFO异质的磁行为：与单层LSMO相比，

3、该双层系统显示出很好的居里温度和矫顽力。更冇趣的是，我们细微的观察到了LSMO沉积在BFO薄膜条纹的铁电畴。铁电畴结构和反铁磁结构的分析表明BFO和LSMO的自旋Z间可能存在的耦合机制，这导致了单轴磁各向异性的LSMO层。我们以前的工作己经表明，BFO薄膜具有的优良电性能可以通过调整沉积参数如氧气压力来实现。然而，在研究了LSMO/BFO异质的磁耦合之后，得知相纯度并不是唯一的要求。在BFO的铁电畴变和磁畴壁也显著影响交换耦合。为了简化研究，以尽可能少的结构变异常规铁电畴是首选。从机械和充电兼容性考虑，在菱而体BFO的两个平衡配置最佳在71。或109°畴壁条纹

4、域。然而，由于沉积条件远非平衡状态，mosaicdomain模式有许多常见的结构变界是沉积在SrTiO3（STO）（001）±o实际上，斜切立方基板（如STO）或正交基底（如DyScO3）可用于诱导应力各向异性，导致BFP薄膜只包含两个结构变形条纹域。在我们的实验中，STO（001）衬底上用小斜切角度（0.2度）时，旨在获得的BFO薄膜具冇条纹结构域，同时最小化的磁各向异性，可能获得其衬底形貌。图la,b表示BFO薄膜的形貌低于0.5纳米的表面粗糙度和相应的平面内的铁电畴图案。离面的压电力显微镜（OP-PFM）的图像，在图lb屮的插图显示没有对比颜色只冇一个黄

5、色，这表明所有的极化指向“上”。三个对比可以在平面内的PFM（IP-PFM）的图像看出，其中两个是占主导地位。这两种结构变体形成71。垂直于所述斜切方向的条纹结构域［100］,与先前的结论一致。BFO的顶部上沉积LSMO后，在表面粗糙度小的增加，观察（从0.5到1纳米），但表面保留了基木的BFO的特征（图1C）o作为参考LSMO同一STO衬底上同吋沉积，该步骤得到的边缘从衬底可以清楚地观察到（图1中D和支信息，图Sl）o(a)(b)（c）（d）对LSMO单层和LSMO/BFO双层的磁性行为进行了研究。所有的磁特性的测量与磁场沿音响流明施加平面。本场冷却磁化强度

6、比，温度（MT）曲线，测定在lOOOe,如图2a中。LSMO对BFO较小的磁化很可能在不同的应变通过的Jahn-Teller引起的BFO层的效果。因为BFO的而内品格的轻微松弛后LSMO生氏（支持信息，图二），LSMO±BFO的顶端经受较大的拉伸应变比在STO,从而导致磁化的降低。根据Jahn-Teller效应，LSMO薄膜的居里温度（TC）也应该在更大的拉伸应变减小。我们知道，BFO的内尔温度为〜643K，比纯LSMO的TC高得多。因此，在铁磁・反铁磁界面交换耦合的结杲，铁磁顺序可以保持在温度高于Tc,这导致了更高的转变温度。强烈的交换耦合也体现为显著增强矫

7、顽场（He）（图2b）,LSMOBFO于Hc是比较大的裸STO衬底上的4〜7倍。随着温度的升高，这两个薄膜的矫顽减少因铁磁序的消失的，因此，耦合强度。更耐人寻味的，清晰的平面内磁各向异性观察LSMOh的BFO薄膜条纹铁电畴（图3a）。在LSMO/BFO双层的易磁化轴是沿着衬底斜切［010方向。存在于所有的温度范围为10-300K范围的各向异性行为。不同的各向异性的方向意味着不同的起源。我们已经进行了剩磁（MR）和HC的角度依赖性测量在300K,那里的磁场在科幻流明平面在一个不同的方位应用角G相对于斜切的方向［100］（图3c）。其结果示于图3b表示两个LSMO

8、单层LSMO/BFO双层样品。既MR和